[发明专利]MEMS器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体的，本发明涉及一种微机电系统器件的制造方法。

背景技术

随着技术的发展，消费型电子器件变得越来越小，而其性能和功用却越来越强。这在消费型电子产品如移动电话、笔记本电脑、MP3播放器和个人数字助理(PDA)所使用的技术中非常明显。例如，移动电话工业的需求正驱使元件在伴随着功能提高和成本下降的同时而变得越来越小。

微机电系统(Micro Electro Mechanical System，简称MEMS)是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域，是一种融合了硅微加工、半导体工艺以及精密机械加工等多种制造技术，并应用现代信息技术制造微型机电器件的技术。与传统机电器件相比，MEMS器件在耐高温、小体积、低功耗方面具有明显的优势。完整的微机电系统是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通讯接口以及电源等部件组成的一体化、功能化的微型器件系统。

微机电系统中的微传感器大都具有薄膜、质量块、悬臂梁等微结构。传统的硅膜制备方法多用表面牺牲层工艺，即先利用各种沉积工艺，如低压气相沉积(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，LPCVD)、等离子体气相沉积(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)及溅射、蒸发等物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)在衬底上制作牺牲层，然后再采用与沉积牺牲层相同的工艺在牺牲层上制作覆盖层，最后，将覆盖层下方的牺牲层用腐蚀、刻蚀等方法去除，即形成可移动的微结构。

对于微结构为一密闭空腔的微机电系统器件，在微结构形成后，如果后续制程中再次出现高温过程时，微结构内因气体膨胀而气压上升，由于覆盖层与衬底的材料不相同，导致覆盖层与衬底表面的应力不相同以及覆盖层与衬底接缝处存在缺陷。当微结构内气压大于气压阈值时，覆盖层与衬底从两者的接缝处剥离，在覆盖层与衬底彻底剥离时，所制造微机电系统器件的稳定性和可靠性变差，甚至失效。另外，由于微机电系统在应用方面的特殊性，如需求低应力、高温、高压环境，因此对位于原牺牲层上覆盖层的要求也非常苛刻。对于现有工艺制作的微机电系统器件，当使用过程中温度过高时，微结构内部压强也相应变大，当微结构内压强大于气压阈值时，也会致使覆盖层与衬底从两者的接缝处剥离，影响了微机电系统器件的稳定性和可靠性。

在申请号为200980129383.X的中国专利申请中可以发现更多关于现有技术制造MEMS器件方法的信息。

因此，如何提供一种制造稳定性或可靠性较好的MEMS器件的技术，就成了亟待解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种MEMS器件的制造方法，避免在制造或使用MEMS器件的过程中，高温导致位于原牺牲层上的覆盖层从衬底上剥离，提高所制造MEMS器件的稳定性和可靠性。

为解决上述问题，本发明提供了一种MEMS器件的制造方法，包括：提供衬底，所述衬底具有固定部件；在所述衬底上形成图形化的牺牲层；形成覆盖所述图形化的牺牲层和衬底的介质层；图形化所述介质层，使位于所述图形化的牺牲层上的介质层中以及位于衬底上的介质层中各至少包括一个开口，以暴露部分图形化的牺牲层和衬底；对暴露出的部分衬底进行腐蚀，至在所述衬底中形成水平方向宽度大于所述位于衬底上介质层中开口宽度的孔洞；去除所述图形化的牺牲层；在所述介质层上沉积覆盖材料，形成覆盖层，所述覆盖材料填满位于衬底上介质层中开口以及衬底中的孔洞。

可选的，所述牺牲层的材质为碳，在所述衬底上形成图形化的牺牲层包括：在所述衬底上依次沉积牺牲层和光刻胶层；图形化所述光刻胶层，形成光刻胶图形；以所述光刻胶图形为掩模，图形化所述牺牲层，形成图形化的牺牲层。

可选的，所述介质层的材质为硅、锗或锗硅。

可选的，所述介质层包括覆盖所述图形化的牺牲层和衬底的第一介质层和位于第一介质层上的第二介质层，所述第一介质层的材质为硅、锗或锗硅，所述第二介质层的材质为氮氧化硅。

可选的，所述衬底的材质为二氧化硅。

可选的，通过缓冲氢氟酸(Buffered Oxide Etch，简称BOE)溶液对暴露出的部分衬底进行腐蚀。

可选的，所述缓冲氢氟酸溶液中HF和NH₄F的体积比在1∶5到1∶10范围内，所述缓冲氢氟酸溶液的温度在10～50摄氏度范围内，所述湿法清洗的时间在10～200秒范围内。